TOM TAT LUAN V N Dé tai Nghiên cứu a ướng của wu ongcapd ứng] cca gtro gdos giám yếu tiết diện trong quá trình khai thác đến kha 4 gc iu tái của cầu dầm h p bê tông cốt thép thi công the
DANHM C KÝ HIỆU, CHU VIET TAT
ữ - hệ số dãn nở dài vì nhiệt (microstrains/ °C) fs - ứng suất trong cốt thép chịu kéo
Ay; -điệntíchcápd tng! c (mm’) AA,; -diéntichcapd ung! c giảm yếu (mm')
F, -ẽl ce ngtronge pd ung! c(KN)
AÒp - giat ng ung suất trong capd ứngl c O- - ứng suất nén trong bê tông
Eps - độ lệch tam cua bó cáp so với trục trung hòa của tiết diện Yt - khoảng cách từ trục trung hòa đến thớb_ tông đang xét
M - mô men tính toán do tải trọng ngoài y - khoảng cách từ trục trung hòa đến điểm tinh ứng suất
| - mô men quán tính của tiết diện BTCT
Ic - mô men quán tinh của bê tông Is - mo men quán tinh cua cáp
As - dién tich cap r - phan chuyén trục của trong tâm tiết diện thép với trong tâm của tiết diện BTCT.
Ogh - (mg suat gidi han Lyn - chiều dài nhịp biên Lạc - chiều dài nhịp chính a - khoảng cách từ dưới nhịp đến điểm thay đổi hình dạng cáp Nut -1 cd ứng] c khi truyền eo - độ lệch tâm so với trục trung hòa
Co - độ lệch tâm so với trục trung hòa
K_ - là ma trận độ cứng của kết cấu, được xây d ng từ ma trận độ cứng của các phân tử;
D - ma trận chuyển vị nút cần tìm.
—h © - cường độ chịu nén 28 ngày tuôi
Ec Ấy fsu f Py f pu fj
- giới hạn chảy - giới hạn kéo đứt -1 ckích
- giới hạn kéo của bê tông
- giới hạn nén của bê tông
- giới hạn chuyển vị nhịp biên - giới hạn chuyền vị nhịp chính
- giới hạn nén của bê tông
DANHM CHINH ANH
Hình 1.1 Tudi công trình Cau ở Mỹ [1]
Hình 1.2 Tình trạng xuống cấp công trình Cau ở Mỹ [1]
Hình 1.3 Ban đồ các tuyến Metro tại thành phố Hồ Chí Minh Hình 1.4 Biéu đỗ ngân sách bảo trì GTVT Việt Nam
Hình 1.5 Cau đường sắt vượt sông S i Gòn thi công theo phương ph p đúc hang cân bang
Hình 2.1 Thí nghiệm uốn dâm bê tông Hình 2.2 Thí nghiệm uốn dam BTCT
Hình 2.4 Hư hỏng của kết cau bê tông cốt thépd ứngl c
Hình 2.5 Hu hỏng cáp d_ tng! c do cacbonat hóa bêtông
Hình 2.6 Hư hỏng cáp d ung! c do không khí âm Hình 2.7 Hu hỏng cáp d ung! cdo n mòn của muối Hình 2.8 Hu hỏng cáp d ung! c dau neo
Hình 2.9 Phương ph p từ tính x c định vị trí cốt thép Hình 2.10 Phương ph p rada x c định vị trí cốt thép
Hình 2.11 Phuong ph p từ dư Hình 2.12 Phuong ph p IE
Hình 2.13 Phuong ph p từ tính
Hình 2.14 Sửa chữa đứt cáp bằng nối cáp DUL Hình 2.15 Gia cường cho Cau Niệm ở Hải Phòng bằng cáp DUL ngoài Hình 2.16 Gia cường cho Câu Sa Đéc bằng biện pháp dán sợi carbon Hình 2.17 Mô hình dầm BTCT t ng cường bằng cốt lưới dệt
Hình 3.1 Qu trình nmònv giảm tiết tiện cốt thép Hình 3.2 Quan hệ giữa mô hình hóa và thiết kế Hình 3.3 Bồ trí chung cầu ne OD NY ®
Hình 3.4 Mặt cat ngang KCN tại đỉnh trụ 40 Hình 3.5 Mặt cắt ngang KCN giữa nhịp chính 40 Hình 3.6 Mặt cắt ngang KCN cuối nhịp biên 4]
Hình 3.7 Mô hình gan hệ tọa độ 4I
Hình 3.8 Mô hình khai báo vật liệu 43
Hình 3.9 Mặt cắt ngang điển hình dầm hop tai vi gối AA Hinh 3.10 Mat cat ngang điển hình dầm hộp tại vi trí giữa nhịp 45 Hình 3.11 Mặt cắt ngang Trụ46
Hình 3.12 Mô hình cầu dầm hộp thi công theo phương ph p đúc hãng cân bằng 46
Hình 3.13 Khai báo trọng lượng bản thân 47 Hình 3.14 Mô hình khai b o tinh tải 46 Hình 3.15 Mô hình khai b o đặc trưngc pd ung! c 49 Hình 3.16 Mô hình khai báo capd ứng] c 49
Hình 3.17 Bố tric pe ngtrongv c pc ngngo i 50 Hình 3.18 Bố trí cáp d ứng l c tại mặt cắt giữa nhịp biên và giữ nhịp chính 57 Hình 3.19 Bồ trí cáp d tng! c tại mặt cat đỉnh trụ 51
Hình 3.20 Tai trọng theo phương dọc của đo nt u Metro 52 Hình 3.21 Tải trọng theo phương ngang của do nt u Metro 52 Hình 3.22 Khai báo tải trọng của do nt u Metro 53
Hinh 3.23 Tai trong theo phuong ngang cua doan tau Metro 54
Hình 3.24 Chuyén vi đứng lớn nhất của cầu dưới tác dụng của hoạt tai 55
Hình 3.25 Nhóm cáp DUL N2 56Hình 3.26 Nhóm cáp DUL N3 58Hình 3.27 Nhóm cáp DUL N4 58Hình 3.28 Nhóm cáp DUL N5 59Hình 3.29 Nhóm cáp DUL N7 59Hình 3.30 Nhóm cáp DUL N8 60Hình 3.31 Nhóm cáp DUL N9 60
Hình 3.31 Nhóm cáp DUL NI0 61
Hình 3.32 Quan hệ giữa chuyền vi tại nhịp biên của dầm và tỷ lệ mat mát tiết diện cápd ungl c 62
Hình 3.33 Quan hệ giữa chuyền vị tại nhịp chính của dam và tỷ lệ mat mát tiết diện cápd ungl c 63
Hình 3.34 Quan hệ giữa ứng suất pháp lớn nhất trong bê tông và ty lệ mat mát tiết dién capd ungl c 67
Hình 3.35 Quan hệ giữa chuyền vi tại nhịp biên của dầm và ty lệ mat mát tiết diện capd ung! c(THI&) 68
Hình 3.36 Quan hệ giữa chuyền vi tại nhịp chính của dam va ty lệ mat mát tiết diện capd ung! c(THI&) 69
Hình 3.37 Quan hệ giữa ứng suất pháp lớn nhất trong bê tông và ty lệ mat mát tiết diện capd ứngl c(THI18) 70
Hình 3.38 Quan hệ giữa chuyền vị tại nhịp biên của dầm và tỷ lệ mất mát tiết diện capd ung! c(THI9) 71
Hình 3.39 Quan hệ giữa chuyền vi tại nhịp chính của dầm và tỷ lệ mat mát tiết diện capd ung! c(THI9) 72
Hình 3.40 Quan hệ giữa ứng suất pháp lớn nhất trong bê tông và ty lệ mat mát tiết diện cápd ứng c(THI9) 73
Hình 3.41 Quan hệ giữa chuyền vị tại nhịp biên của dầm và tỷ lệ mất mát tiết diện capd ung! c(TH20) 74
Hình 3.42 Quan hệ giữa chuyền vị tại nhịp chính của dam va ty lệ mat mát tiết diện capd ung! c(TH20) 75
Hình 3.43 Quan hệ giữa ứng suất pháp lớn nhất trong bê tông và ty lệ mat mát tiết diện capd ứng c(TH20) 76
Hình 3.44 Quan hệ giữa chuyền vị tại nhịp biên của dầm và tỷ lệ mat mát tiết diện capd ung! c(TH2I) 77
Hình 3.45 Quan hệ giữa chuyền vi tại nhịp chính của dầm và tỷ lệ mat mát tiết diện capd ung! c(TH2I) 78
Hình 3.46 Quan hệ giữa ứng suất pháp lớn nhất trong bê tông và ty lệ mat mát tiết diệncápd ứng c(TH2I) 79
Hình 3.47 Quan hệ giữa chuyền vị tại nhịp biên của dầm và tỷ lệ mất mát tiết diện capd ung! c(TH23) 80
Hình 3.48 Quan hệ giữa chuyền vi tại nhịp chính của dam va ty lệ mat mát tiết diện capd ung! c(TH22) 81
Hình 3.49 Quan hệ giữa ứng suất pháp lớn nhất trong bê tông và ty lệ mat mát tiết diệncápd ứng c(TH22 và TH25) 82
Hình 3.50 Quan hệ giữa chuyền vi tại nhịp biên của dầm và tỷ lệ mat mát tiết diện capd ung! c(TH26) 83
Hình 3.51 Quan hệ giữa chuyền vi tại nhịp chính của dam va ty lệ mat mát tiết diện capd ung! c(TH26) 84
Hình 3.52 Quan hệ giữa ứng suất pháp lớn nhất trong bê tông và ty lệ mat mát tiết diệncápd ứng c(TH26) S5
Hình 3.53 Quan hệ giữa chuyền vị tại nhịp biên của dầm và tỷ lệ mất mát tiết diện capd ung! c(TH2?7) 86
Hình 3.54 Quan hệ giữa chuyền vi tại nhịp chính của dam va tỷ lệ mat mát tiết diện capd ung! c(TH2?7) 87
Hình 3.55 Quan hệ giữa ứng suất pháp lớn nhất trong bê tông va tỷ lệ mat mát tiết diệncápd ứng c(TH27) 88
Hình 3.56 Quan hệ giữa chuyền vi tại nhịp biên của dầm và ty lệ mat mát tiết diện capd ung! c(TH2&) 89
Hình 3.57 Quan hệ giữa chuyền vi tại nhịp chính của dam và ty lệ mat mát tiết diện capd ung! c(TH2&) 90
Hình 3.58 Quan hệ giữa ứng suất pháp lớn nhất trong bê tông và ty lệ mat mát tiết diệncápd ứng c (TH28) 9]
Hình 3.59 Quan hệ giữa chuyền vi tại nhịp biên của dầm và ty lệ mat mát tiết diện capd ung! c(TH29) 92
Hình 3.60 Quan hệ giữa chuyền vi tại nhịp chính của dam va ty lệ mat mát tiết diện capd ung! c(TH29) 93
Hình 3.61 Quan hệ giữa ứng suất pháp lớn nhất trong bê tông và ty lệ mat mát tiết diệncápd ứng c(TH29) 94
Hình 3.62 Quan hệ giữa ứng suất pháp lớn nhất trong bê tông và ty lệ mat mát tiết dién capd ungl c 96
Hình 3.63 Quan hệ giữa chuyển vị lớn nhất của dam tai vị tri giữa nhịp biên và ty lệ mat mát tiết diện cáp d ungl c 98
Hình 3.64 Quan hệ giữa chuyển vị lớn nhất của dầm tại vị trí giữa nhịp chính và ty lệ mat mát tiét diện capd ứng] c 100
MỞ DAU
Trên thế giới cầu bê tông cốt thép (BTCT) dự ứng lực (DUL) công nghệ đúc hang can bang với kết cau dầm hộp đã được sử dụng từ những năm 1950, trong đó sử dụng cáp DUL căng trong, căng ngoài hay kết hợp cả hai loại cáp căng trong và căng ngoài để chịu tải cho kết cau Ở các quốc gia phát triển hệ thong cơ sở hạ tang giao thông vận tải được xây dựng hiện đại, đồng bộ từ nông thôn đến đô thị từ sau chiến tranh thế giới thứ II Vì thế công tác duy tu, sửa chữa cơ sở hạ tầng được đặc biệt quan tâm chú trọng, thực hiện bài bản để đảm bảo an toàn, bền vững và giảm chi phí sửa chữa trong quá trình khai thác Hệ thống tàu điện nhanh nội đô (Metro) oO các quốc gia phát triển thường chọn ngâm dưới đất để tiết kiệm diện tích và tạo mỹ quan cao nhất cho thành phố, còn với các nước đang phát triển lại thường được kết hợp giữa dưới mặt đất và trên cao để tiết kiệm chỉ phí và khó khăn khi thi công.
Vì là hệ thong tàu điện nội đô, nên phân chạy trên cao thường sử dụng cầu bê tông cốt thép dự ứng lực nhăm giảm tiếng ôn và chi phí duy tu bảo dưỡng khi sử dụng.
Cầu đóng vai trò quan trọng trong hệ thống giao thông đô thị, ngoài phục vụ nhu cầu đi lại của các phương tiện, mỗi cây cầu còn mang một ý nghĩa lịch sử, văn hóa của mỗi địa phương Nên tại các quốc gia phát triển và đang phát triển có hệ thống giao thông vận tải cầu phát triển rất quan tâm và chú trọng tới việc thông kê và phát hiện các hư hỏng của công trình cầu để phục vụ cho công tác duy tu bảo dưỡng và sửa chữa các hư hỏng trong giai đoạn khai thác của từng công trình câu.
Nhu ở nước Mỹ theo thông kê năm 2016 trong [1] có 614.387 cây cau, trong đó có 9,1% cây cầu bị xuống cấp và số lượng các cây cầu xuống cấp ngày một tăng lên theo thời gian Ở Mỹ số lượng cầu cũ chiếm số lượng lớn trong tổng số cầu của quốc gia, cầu có tuôi khai thác trên 50 năm chiếm 39%, từ 40-49 năm chiếm 15% (
Tuôi Công Trình Câu ở Mỹ
Hình 1.1 Tudi công trình Cầu ở Mỹ [1]
Hàng nam, Mỹ đã chi ngân sách cho công tác duy tu bảo dưỡng cầu xuống cấp rất lớn và tăng lên theo thời gian, ước tính chi phí mat 11,5 ty đô la năm 2006, chi phí này cao nhất vào năm 2010 lên đến 18 tỷ đô la Với chi phí sửa chữa cầu đắt đỏ như thế việc ứng dụng các công nghệ mới nhằm nâng cao thudi thọ của công trình cầu được chú trọng, hệ thống cảm biến cầu được sử dụng, giúp cho các kỹ sư có sô liệu liên tục và chính xác về câu đê sớm có các giải pháp đảm bảo an toàn cho cầu nhằm giảm chi phí duy tu bảo dưỡng Từ đó ty lệ xuống cấp của cầu giảm đi đáng kế theo thời gian (Hình 1.2)
Cong Trình Câu xuong cap
Tỷ lệ % số lượng Cau Cau xuông cap
Hình 1.2 Tình trạng xuống cấp công trình Câu ở Mỹ [1] Ở Việt Nam, cầu BTCT DUL bắt đầu được đưa vào sử dụng từ những năm1970 Từ đó, cùng với sự phát triển của đất nước, hệ thống cơ sở hạ tầng giao thông cũng được đầu tư và triển khai nhiều dự án dé phục vụ cho nhu cầu giao thong vận tải Kết cầu cầu BTCT DUL từ đơn giản đến phức tạp ngày càng được sử dụng phổ biến Trong đó, công nghệ đúc hãng cân băng đã được Việt Nam làm chủ và áp dụng rộng rãi trong nhiều dự án cầu đường lớn nhỏ khác nhau Tại hội thảo Giao thông đô thị - công nghệ và kinh nghiệm của Pháp , các chuyên gia đánh giá với tốc độ đô thị hóa nhanh và các yếu t6 thuận lợi khác, Việt Nam can phát triển hệ thong đường sắt đô thị, và mục tiêu đặt ra đến năm 2020 là ngành đường sắt phải đáp ứng13% vận tải hành khách và 14% vận tải hang hóa Vi thế với sự phát triển của đường sắt đô thị sử dụng tàu chạy trên cao, với địa hình sông ngòi cũng như hệ thống giao thông hiện hữu, thì việc áp dụng cầu BTCT dự ứng lực theo phương pháp đúc hang sẽ cho phép vượt nhịp lớn qua sông, qua các vị trí nút giao mà van đảm bảo khổ thông thuyền và hạn chế được việc cản trở sự lưu thông của các dòng xe Đặc biệt là các tuyến đường sắt đô thị tại các thành phố Hỗ Chí Minh và thành phố Hà Nội, kết cau bê tông cốt thép dự ứng lực được sử dụng rộng rãi vì giảm được tiếng ôn do tàu chạy và hiệu quả kinh tế hơn so với kết cau thép Tại thành phố Hồ Chí minh tuyến Metro số 1 Bến Thành — Suối tiên với 17,1 km đi trên cao có 9 cầu bê tông cốt thép dự ứng lực 3 nhịp liên tục (Hình 1.5) Do chi phí xây dựng lớn và tầm quan trọng của tuyến Metro này đối với hệ thống cơ sở hạ tầng của thành phố nên van dé quản lý khai thác cần được quan tâm ngay từ giai đoạn ban dau của quá trình xây dựng.
Hình 1.3 Bản đồ các tuyến Metro tại thành phố Hồ Chí Minh ( Nguồn https://vi.wikipedia.org)
Theo Helmut Wenzel [2], khi kết câu hư hỏng tức là tính chất của vật liệu hay sự thay đối khác thường vẻ hình dáng của kết cau; chăng hạn như sự thay đối về điều kiện biên, độ võng, nứt vỡ hoặc sự liên kết giữa các phan tu trong kết cấu
Trong công tác kiểm định cau, bên cạnh những hư hỏng được phát hiện bằng mắt thường, người kỹ sư còn tiễn hành đo đạc các thông số như chuyên vi, dao động, và biến dạng của các phần tử trong kết câu Dựa trên các số liệu đo đạc và dữ liệu ban đầu của câu, người quản lý cầu sẽ đưa các thông số đó vào mô hình phần tử hữu hạn (FEM) để phân tích, sau đó so sánh với dữ liệu ban đầu của cầu trước khi có hư hỏng để đánh giá ảnh hưởng của hư hỏng đến khả năng chịu tải, thời gian phục vụ khai thác của câu và đưa ra các biện pháp sữa chữa khi can thiết Theo thời gian sử dụng, do các yếu tổ chủ quan hay khách quan mà cốt thép trong kết cau có thé bị hư hỏng, khi có hư hỏng xảy ra đối với thép dự ứng lực, mức độ nguy hiểm sẽ cao hơn so với hư hỏng của thép thường.
Theo thống kê của tổng cục đường bộ Việt Nam [3] ngân sách duy tu bảo dưỡng công trình cầu hàng năm rất cao, đỉnh điểm đạt gần 3500 nghìn tỷ VND năm 2011 (Hình 1.4) Vì vậy, đối với công tác quản lý cầu, việc phải phân tích và đánh giá những hu hỏng trong kết cau bê tông cốt thép dự ứng lực là rất quan trọng nhăm đảm bảo an toàn khai thác trong thời gian sử dụng Việc mồ phỏng trước các hư hỏng thường gặp trong cầu bê tông cốt thép dự ứng lực sẽ giúp cho việc xây dựng cơ sở dữ liệu để đánh giá tình trạng khai thác của cầu Từ đó, với số lượng công trình càng nhiều, công tác kiểm định sẽ được thực hiện nhanh hơn và tiết kiệm chỉ phí Qua đó, để đem lại hiệu quả khai thác lâu dài, cần có các nghiên cứu dự đoán trước về ảnh hưởng của hư hỏng cáp dự ứng lực đến chịu tải của công trình Như vậy, từ kết quả nghiên cứu, kỹ sư có thể thành lập được kho dữ liệu các hư hỏng thường gặp của công trình; từ đó sẽ tiết kiệm được thời gian cũng như chi phí duy tu, sửa chữa khi xảy ra các hư hỏng thường gặp.
Hình 1.4 Biểu đồ ngân sách bao trì GTVT Việt Nam [2]
Tóm lại, đối với cầu bê tông bê tông cốt thép DUL, khả năng chịu tải của cầu chủ yếu phụ thuộc vào cáp DUL; do đó hư hỏng do mat mát tiết diện cáp DUL của cáp căng trong được xem là hư hỏng và cân phải được đánh giá mức độ ảnh hưởng đền khả năng chịu tải của ket câu.
Hình 1.5 Cầu đường sắt vượt sông Sài Gòn thi công theo phương pháp đúc hãng cân băng
Từ những báo cáo thường niên trong [1, 2] cho thấy chi phí duy tu bảo dưỡng đối với các công trình giao thông vận tải là rất tốn kém Nên ở Việt Nam rất cần các số liệu thống kê thực trạng và hư hỏng của các công trình cầu ở giai đoạn khai thác để cung cấp cho cơ quan quản lý cầu, nhằm kịp thời đưa ra các phương án sửa chữa để giảm chi phí sửa chữa xuống thấp nhất có thé Vì thế, mục tiêu nghiên cứu trong bài là phân tích mức độ ảnh hưởng của mất mát tiết diện của cáp dự ứng lực căng trong đến khả năng chịu tải của cầu dầm hộp bê tông cốt thép dự ứng lực thi công theo phương pháp đúc hãng cân bằng sau nhiều năm khai thác Kết quả của nghiên cứu sẽ là tài liệu tham khảo cho cơ quan quản lý cầu sau này.
Nghiên cứu này tập trung vào việc đánh giá khả năng chịu tải của cầu dầm hộp liên tục bằng bê tông cốt thép dự ứng lực căng trong trong quá trình khai thác, và trong nghiên cứu này lay ví dụ điển hình là cầu đường sắt vượt sông Sài Gòn thuộc tuyến Metro số 1 Bến Thành — Suối Tiên có sơ đồ nhịp là 82.5+102.5+82.5 m, thông qua ứng suất trong bêtông và chuyền vị của cầu khi mất mát tiết diện cáp dự ứng lực căng trong trong quá trình khai thác.
Dé thực hiện mục tiêu trên, nghiên cứu đi thu thập, tong hợp va phân tích tài liệu về ảnh hưởng của hư hỏng cáp dự ứng lực căng trong do sự giảm yếu đến khả năng chịu tải của câu trong giai đoạn khai thác.
Sử dụng phương pháp phan tử hữu hạn đánh giá khả năng khai thác của cầu dầm hộp thi công theo phương pháp đúc hang cân bằng Trong nghiên cứu này, sử dụng phan mềm tính toán kết câu MIDAS/CIVIL dé mô hình tính toán kết cau cầu bê tông có sử dụng cáp dự ứng lực căng trong và cáp dự ứng lực căng ngoài, từ đó rút ra một sô kêt luận liên quan.
HƯ HỎNG CỦA CÁP DỰ ỨNG LỰC TRONG GIAI ĐOẠN KHAI THÁC
2.1 Đặc điểm chung của kết cau bê tông cốt thép và kết cấu bê tông cốt thép dự ứng lực
2.1.1 Đặc điểm chung của kết cau bê tông cốt thép
Kết cau tông cốt thép là một loại vật liệu xây dựng hỗn hop do hai vật liệu thành phan có tính chất co học khác nhau là bê tông và thép cùng cộng tác chịu lực với nhau một cách hợp lý và kinh tế Bê tông là một loại đá nhân tạo thành phan bao gdm cốt liệu (cát, đá) va chất kết dính (ximang, nước ) Bê tông có khả năng chịu nén tốt, khả năng chịu kéo rất kém Thép là vật liệu chịu kéo hoặc chịu nén đều tốt.
Do vậy người ta thường đặt cốt thép vào trong bê tông dé tăng cường khả năng chịu lực cho kết cấu từ đó tạo ra bê tông cốt thép Đề thay được sự cộng tac chịu lực giữa bê tông và cốt thép xem thí nghiệm :
- Uốn một dầm bê tông như (Hình 2.1), trên dầm chia thành hai vùng rõ rệt là vùng kéo và vùng nén Khi ứng suất kéo trong bê tông fe vượt quá cường độ chịu kéo của bê tông thì vết nứt sẽ xuất hiện, vết nứt đi dần lên phía trên va dầm bị gãy khi ứng suat trong bê tông vùng nén còn khá nhỏ so với cường độ chịu nén của bê tông Dam bê tông chưa khai thác hết được khả năng chịu nén tốt của bê tông, khả năng chịu m6 men của dâm nhỏ.
- Với một dầm như trên được đặt một lượng cốt thép hợp lý vào vùng bê tông chịu kéo (Hình 2.2). tải trọng bed bpd ed bé tong ——+ cốt thép
Hình 2.2 Thí nghiệm uốn dầm BTCT
Khi ứng suất kéo fe vượt quá cường độ chịu kéo của bê tông thì vết nứt cũng sẽ xuất hiện Nhưng lúc này dầm chưa bị phá hoại, tại tiết diện có vết nứt lực kéo hoàn toàn do cốt thép chịu, chính vì vậy ta có thể tăng tải trọng cho tới khi ứng suất trong cốt thép đạt tới giới hạn chảy hoặc bê tông vùng nén bị nén vỡ Dam BTCT khai thác hết khả năng chịu nén tốt của bê tông và khả năng chịu kéo tốt của thép.
Nhờ vậy khả năng chịu mô men hay sức kháng uốn lớn hơn hàng chục lần so với
10 dâm bê tông có cùng kích thước Côt thép chịu chịu kéo và nén đêu tôt nên nó còn được đặt vào trong các cau kiện chịu kéo, chịu nén, câu kiện chịu uôn xoăn đê tăng khả năng chịu lực giảm kích thước tiệt diện và chịu lực kéo xuât hiện do ngâu nhiên Bê tông và thép có thể cùng cộng tác chịu lực là do:
+ Trên bé mặt tiếp xúc giữa bê tông và thép có lực dính bám khá lớn nên lực có thé truyền từ bê tông sang thép và ngược lại Lực dính bám có tam rất quan trọng đối với BTCT Nhờ có lực dính bám mà cường độ của cốt thép mới được khai thác triệt dé, bề rộng vết nứt trong vùng kéo mới được hạn ché Do vậy, người ta phải tìm mọi cách dé tăng cường lực dính bám giữa bê tông và cốt thép.
+ Giữa bê tông và cốt thép không xảy ra phản ứng hoá học, bê tông còn bảo vệ cho cot thép chong lại tác dụng ăn mòn của mỗi trường.
+ Hệ sô giãn nở dài vì nhiệt của bê tông và cot thép là xâp xi băng nhau (Bê tông :œ= 8— l2 microstrains/ °C Cốt thép : a = 11 microstrains/ °C).
2.1.2 Đặc điểm chung của kết cau bê tông cốt thép dự ứng lực Khi sử dụng BTCT thường người ta thay xuất hiện các nhược điểm : - Nứt sớm, giới hạn chống nứt thấp. y+ ở 3
- Không cho phép sử dụng hợp lý cốt thép cường độ cao Khi ứng suất trong cốt thép chịu kéo fs = 20-30 MPa các khe nứt đầu tiên trong bê tông sẽ xuất hiện.
Khi dùng thép cường độ cao ứng suất trong cốt thép chịu kéo có thể đạt 1000-1200 MPa hoặc lớn hơn điều đó làm xuất hiện các khe nứt rất lớn vượt quá trị số giới han cho phép Dé khắc phục hai nhược điểm trên người ta đưa ra kết cầu BTCT dự ứng lực (BTCT DUL) Hai nhược điểm trên đều xuất phát từ khả năng chịu kéo kém của bê tông Trước khi kết cầu BTCT chịu lực người ta tao ra trong cầu kiện một trạng thái ứng suất ban đầu ngược với trạng thái ứng suất khi chịu tải.
Kết cau dự ứng lực là loại kết cau mà khi chế tạo chúng người ta tạo ra một trang thái ứng suất ban dau ngược với trạng thái ứng suất do tải trọng khi sử dụng nhằm mục đích hạn chế các yếu tố có hại đến khả năng chịu lực của kết câu do tính chất chịu lực kém của vật liệu Ứng suất trong cầu kiện BTCT dự ứng lực với bê tông cốt thép, chủ yếu người ta tạo ra ứng suất nén trước cho những vùng của tiết diện mà sau này dưới tác dụng của tải trọng khi sử dụng sẽ phát sinh ứng suất kéo. Ứng suất nén trước này có tác dụng làm giảm hoặc triệt tiêu ứng suất kéo do tải trọng sử dụng sinh ra Nhờ vậy mà vết nứt trên câu kiện nhỏ hoặc không có vết nứt. Ưu điểm của kết câu BTCT DUL so với BTCT hay tác dụng chính của dự ứng lực:
- Nâng cao giới hạn chống nứt do đó có tính chống thấm cao.
- Cho phép sử dụng hợp lý cốt thép cường độ cao, bê tông cường độ cao.
- Độ cứng tăng lên nên độ võng giảm, vượt được nhịp lớn hon so với BTCT thường.
- Chiu tải đối dau tốt hơn nên sức kháng mỏi tốt.
- Nhờ có ứng suất trước mà phạm vi sử dụng của kết cau bê tông cốt thép lắp ghép, phân đoạn mở rộng ra nhiều Người ta có thể sử dụng biện pháp ứng lực trước để nối các cầu kiện đúc sẵn của một kết cau lại với nhau Nhược điểm của kết cau BTCT DUL so với BTCT thường:
- Ứng lực trước không những gây ra ứng suất nén mà còn có thé gây ra ứng suất kéo ở phía đối diện làm cho bê tông có thé bị nứt.
- Chế tạo phức tạp hơn yêu cầu kiểm soát chặt chẽ về kỹ thuật dé có thé đạt chất lượng như thiết kế đề ra.
2.2 Các hư hỏng thường gap và nguyên nhân gây ra hư hong của cáp DUL trong giai đoạn khai thác
Kết cầu BTCT DUL khi đưa vào khai thác sử dụng sau một thời gian thường sẽ xảy ra những hư hỏng liên quan đến thép dự ứng lực Trong khi đó kết cầu BTCT DUL có khả năng chịu tải trọng tốt hơn kết cầu BTCT thường được là nhờ lực nén trước trong bêtông do lực căng của thép dự ứng lực tác dụng vào Vì vậy, khi kết cầu BTCT DUL bị hư hỏng, hậu quả có thể xảy ra là giảm độ cứng kết cau hay đứt cáp DUL và có thé dẫn đến sự sụp đồ của cả công trình Có rất nhiều nguyên nhân gây ra hư hỏng cho kết cau BTCT DUL như lỗi trong quá trình thi công vữa lấp lòng Ống gen, sự xâm thực mạnh của môi trường có nồng độ muối cao, sự va chạm tàu bè hay chính quá trình hình thành và phát triển cường độ của bêtông Những hư hỏng này sẽ ảnh hưởng đến khả năng chịu lực của kết cau,va được phát hiện thông qua các chuyền vị, biến dang, hay sự xuất hiện vết nứt trên kết câu [Hình
= ” | lỗi 1[ma | at 8 I = h Bí h lên „ %
= —> Cacbonat hóa | | hién vét | bétong 1 ụ
Lờ Kiêm hóa 5, k bêtông am aan ' 2 la
Giảm độ cứng '| Thay đôi |! kêt cau do > giao
Hình 2.4 Hư hong của kết cau bê tông cốt thép dự ứng lực [2]
Quá trình thủy hóa xi măng tạo môi trường kiềm xung quanh cốt thép, từ đó cốt thép được bảo vệ hoàn toàn khỏi các tác nhân gây ăn mòn Tuy nhiên, quá trình carbonat hoá [Hình 2.5] lại trung hòa môi trường kiểm xung quanh cốt thép, từ đó cốt thép mat đi lớp bảo vệ tự nhiên và bắt đầu bị ăn mòn Khi bị gỉ, thép trương nở thé tích gây ra nứt tại vị trí tiếp giáp với bê tông Vết nứt phát triển dan dưới sự tan công của các tác nhân ăn mòn cho đến khi phá vỡ hoàn toàn sự kết dính giữa bê tông và cốt thép.
Hình 2.5 Hư hóng cáp dự ứng lực do cacbonat hóa bê tông [3]
CONG NGHỆ DUC HANG
Sự hư hỏng của cáp dự ứng lực do sự giảm yếu tiết diện sẽ làm giảm ứng suất nén trong bê tông và khả năng chịu lực của toàn công trình Khi có hư hỏng xuất hiện thì đồng thời công trình bắt đầu giảm khả năng chịu tải so với ban đầu và dan xuống cấp, các kỹ sư cầu phải đối mặt với rất nhiều câu hỏi liên quan đến ứng xử và khả năng chịu lực của cau.
Ngày nay, với sự phát triển mạnh mẽ của các phần mém tính toán kết cấu,các hư hỏng gây mất mát ứng suất có thể được mô phỏng trên máy tính, để xác định ứng suất trong bê tông và chuyển vị của cầu Từ đó có thé đánh giá khả năng chịu lực của câu và đưa ra phương án sửa chữa một cách nhanh chóng Trong nghiên cứu này, mất mát tiết diện của cáp dự ứng lực căng trong sẽ được mô phỏng bằng cách
29 giảm lực căng trong cáp Sau đó, xác định sự thay đổi ứng suất trong bê tông, chuyển vị của dầm Từ đó đánh giá ảnh hưởng của cáp căng trong đến sự làm việc của cầu.
3.2 Anh hưởng của hư hỏng cáp DUL căng trong do sự giảm yếu tiết diện đến khả năng chịu tải của cầu trong giai đoạn khai thác.
3.2.1 Một số ảnh hưởng của hw bỏng cáp dự ứng lực căng trong đến công trình
Với các hư hỏng của cáp dự ứng lực đã được trình bày ở chương 2 thì hư hỏng của cáp dự ứng lực sẽ đi đôi với hư hỏng của bê tông Trên bề mặt của bê tông xuất hiện các vết nứt và tiễn đến bong tróc các mảng bê tông của công trình, làm thay đổi hình dạng với ban đầu của của công trình Công trình lộ ra nhiều khuyết điểm: vết nứt, lộ thép, hư hỏng bê tông Nên giảm thâm mỹ của công trình trong quá trình khai thác.
Kết cau bê tông cốt thép dự ứng lực căng trong có cốt thép dự ứng lực được đặt trong bê tông và tham gia chịu kéo và uốn chính cho kết cau Trong quá trình sử dụng có nhiều tác nhân gây hư hỏng cốt thép thì theo [16] và [17] mat mát tiết diện cáp DUL do ăn mòn là một trong những hư hỏng nghiêm trọng:
+ Trong quá trình sử dụng, ban thân cáp DUL đã tồn tại ứng suất kéo khoảng từ 55 đến 65% giới hạn kéo đứt Do đó, khi cáp bị ăn mon, ứng suất kéo trong cáp tăng lên đến giới hạn chảy và cáp không còn làm việc như thiết kế ban đầu.
+ Cường độ chịu kéo của thép dự ứng lực cao hơn 4 đến 5 lần so với thép thường, do đó mức độ nguy hiểm do ăn mòn thép DUL cũng cao hơn tương ứng.
Cáp dự ứng lực căng trong được bọc trong một ông bọc là thép mỏng, lớp vữa liên kết giữa cáp dự ứng lực và bê tông được bơm vào sau khi bê tông của kết cau bị nén, nên cường độ của lớp vữa không cao Do đó, khả năng chịu mỏi của nó kém dưới tải trọng động, nên có thể bị phá hủy do hiện tượng mỏi và không bảo vệ được cốt thép bên trong.
Một bó cáp DUL thường được cầu tạo bởi các tao cáp, các tao cáp lại được cau tạo bởi các sợi cáp Do đó, khi có một sợi cáp hay tao cáp bị đứt thì các tao cáp hay bó cáp còn lại sẽ bị tập trung ứng suất, có thé vượt qua giới hạn chảy làm cho quá trình hư hỏng diễn ra nhanh hơn Các hư hỏng của cốt thép DUL có thể gây ra nứt vỡ bê tông của bản cánh trên, bản cánh dưới dầm hộp Bên cạnh đó độ võng của dam cũng gia tang, nếu không phát hiện kịp thời dé sửa chữa thì có thé dẫn đến sụp đỗ công trình. b) Bé mặt thép bi rỗ nhẹ nhưng chưa mat mat cường độ c) Bé mặt thép bi rỗ trung bình và mat mat cường độ khoảng 10% d) Bé mặt thép bị r6 mạnh và mat mát cường độ khoảng 25%
Hình 3.1 Quá trình ăn mòn và giám tiết tiện cốt thép [18]
Tóm lại, khi cốt thép bị hư hỏng do bị gỉ, hay đứt cáp sẽ ảnh hưởng đến khả năng làm việc, đến tính toàn vẹn của kết cấu Vì vậy, cáp DUL căng trong cần được duy tu, bảo dưỡng thường xuyên, đảm bảo cáp được làm việc trong điều kiện tốt nhất.
3.2.2 Mi quan hệ giữa mat mát tiết diện cáp DUL với ứng suất và biến dang của kết cau 3.2.2.1 Mối quan hệ giữa mat mát tiết diện cáp DUL với ứng suất
Dưới tác động của môi trường có tính ăn mòn cáp DUL căng trong bị giảm yếu tiết diện dẫn đến đứt cỏp Khi tiết diện cỏp căng trong ban đầu (Aứs) giảm đi một lượng AA„;, với lực căng trong cáp ban đầu (F¡) không đổi, ứng suất cáp sẽ tăng lên Ao,,, đồng thời ứng suất nén trong bê tông ban đầu (ơ.¡) cũng mat mát đi một lượng Ao, tương ứng với sự giảm yếu tiết diện AA,; này Như vậy sự gia tăng ứng suất trong cáp căng trong được xác định theo công thức sau:
PS ApT-AAn Ays | Ap, — AÁu,
Ung suât nén trong bê tông sau khi có sự mat mát tiết diện cáp được xác định như sau: ÀnsÃÁn; ÀnsÀÂằs€ns : rs ye) (3.2)
A., 1 : M6 men quan tính của tiét dién dang xét.
Eps : Độ lệch tam của bó cáp so với trục trung hoa cua tiết diện.
Yt : Khoảng cách từ trục trung hòa đến thé bê tông đang xét.
Xét với tải trọng không thay đổi theo thời gian, khi tiết diện cáp bị giảm yếu thì ứng suất trong các bó cáp còn lại sẽ tăng lên (công thức 3.1) Do đó, điều kiện đặt ra là ứng suất trong cáp DUL phải nhỏ hơn giới hạn chảy cho phép của cáp theo tiêu chuẩn 22TCN272-05 [19] Đồng thời khi cáp giảm yếu tiết diện thì ứng suất nén trong bê tông cũng giảm Do đó, biến dạng dài của bê tông tăng lên và có thể vượt qua giới hạn cho phép, gây nứt bê tông, ảnh hưởng dén kha năng chịu lực của két cau.
Bên cạnh đó, khi mất mát tiết diện cáp dự ứng lực, độ cứng của tiết diện cũng giảm theo Với cường độ thép dự ứng lực lớn hơn so với cốt thép thường khoảng 4-5 lần, nên mức độ nguy hiểm khi mất tiết diện thép cường độ cao sẽ nguy hiểm hơn. Ứng suất trong tiết diện BTCT:
M: mô men tính toán do tải trọng ngoài y: khoảng cách từ trục trung hòa đến điểm tính ứng suất I: mô men quán tính của tiết diện BTCT
I.: mô men quán tính của bê tông I,: m6 men quán tính của cáp
A;: diện tích cáp r: phần chuyển trục của trọng tâm tiết diện thép với trọng tâm của tiết diện BTCT.
Khi kết cau có diện tích cáp dự ứng lực ban dau là Ag, thì ứng suất trong kết cau tương ứng:
I; Tey †lsi - Ugg + (4 + Asi TZ) (3.4)
Khi kết cau có diện tích cáp dự ứng lực mat mát di AA thì ứng suất trong kết cau tương ứng:
_Mxy_ Mxy _ Mxy n Ip Teg tI52 Ten + {In + (As1—4A)r3} (3.5)
Khi lượng cáp dự ứng lực mat mat AA tăng từ 0 đến A,, thì giá trị ứng suất của kết cầu ứ; sẽ tiến đến giỏ tri Ton
Jon : ung suat gidi han
Do đó, khi diện tích thép bị giảm yếu tức (A,) giảm thì độ cứng của thép (I,) giảm và làm ứng suất kéo trong thép DUL tăng.
Khi diện tích thép bị giảm yếu tức (A;) giảm thì lực dự ứng lực của thép giảm và ứng suất nén trong bê tông giảm. Ứng suất pháp giới hạn ( 22TCN 272-05): og, =0.25 VÉ” (3.6)
Lyp: chiều dài nhịp biên Lục: chiều dài nhịp chính 3.2.2.2 Mối quan hệ giữa mat mát tiết diện cáp DUL với biến dạng
Ngoài ra, khi mất mát diện tích cáp dự ứng lực còn ảnh hưởng tới độ vồng do dự ứng lực của kết cau cầu theo (22TCN 272-05).
B¡= E.xI a: khoảng cách từ dưới nhịp đến điểm thay đổi hình dạng cápNụ: lực dự ứng lực khi truyền
Nu = Fix(Api+Aps2) e.: độ lệch tâm so với trục trung hòa(vỊ trí giữa nhip) e„: độ lệch tâm so với trục trung hoa(vi trí cudi nhip)
SL6C SOSE
T-2way Internal Modify |
lway Internal Delete |
Hình 3.16 Mô hình khai báo cáp dự ứng lực
Cách bố trí cáp DUL theo phương dọc cầu được thé hiện trên hình Hình 3.17 và Hình 3.18, 3.19 thể hiện cách bố trí cáp trên mặt cắt ngang dam.
L2 144215307712 1 4ốX2%⁄m322G© il h tztee th sEG OF E#4-4 TR cy
KEY SEQVENT KEY $£QW MT
KEY ẬfOAFMT OT HỢP LONG
— ee oe ee oe ge main L~~-£-1_4~E~ 1L~-— E‡~ÿ—-~4 E——~3
- —ơ 13131311311 I4 '1113113ˆ 443 4 444 z ‡ :†3:| 3đ ! -Ed-4-L 4-Fơ-+ -=-====4 E-ơ 3 5 | U ! 4 ơ ~+2-4—L-4-Lơ~ + — — ——-=4~~-—-E—ơ + ~|+-‡-LE-+4-} + —- 4 =r ơ ] -7-}4+4-}4-f-p 44 p44 SẼ lai 1
TỊ-'[+TT-FITTT -T 1]
2 ơ-+4-Lơ-+4-L-ơ-+4 ơ-3 ơ 3- bee ae oe oe oe oe eee oe eee oe oe So bo pale be bp ote bm ale be bp oo bh bee ae ae oe oe oe eee oe ees oe oe 4-—-—-—ơ +3 ——— ^—E-ơ—-4 ơ-+4-L-ơ-12-L-——+4- B——=—=—=—=—=—=—==—=—=-—=———_—m.-~+ “4 + 1 I ———————L——i—-——1+—+} 14—-——1+—}ơ-————————————~ -+-——-l-—ơ-~ơ =r ơ —————-==~ ———E=-2—E-ơa-4-k-ơ-+4 -}4-+ -4 ——————— + awe ơ ——————E———k—-4— ——4—+-———————————————-.———~ 4 - an ! = m s | > awe 1 La ! -—————————————=_4—}Lơ-4— ơ-4+—+ơ-ơ-—-—-——————=r-—=—=—^4——=—-è|-=a~~~+ awa 1 | eed) ee ee ~Fơ-=>+ =-=3-F===1====FƑ=ơ==+3 a2 I - â ! ~—————~—~~~=~—=—=~=—=~~EL-l_.4_L-L4— -} -4 } -4 4 awt H 1 : ơ aut !
TOP TOMOON ĐÓ CÁP chet eorrou TE+.©ad BO CÁC DAY
ExT£RMai TENDON RO CAP N.©ÀI
CAP DỰ TRU TROND TUOMS L44 r à cáp căng ngoài
[z|o ofe|[eJo o[s] ° ° ©0°o 00 0000 mm — FB1-3 FB1-3 FB1-2|F81-1ÌFE1-s| S72 | | St2 [Ft+|rBt-jFb1-2
Hình 3.18 Bó trí cáp dự ứng lực tại mặt cắt giữa nhịp biên và giữ nhịp chính.
Hình 3.19 Bồ trí cáp dự ứng lực tại mặt cắt đỉnh trụ
Tải trong van khuôn, xe đúc là 500KN, độ lệch tâm cua xe đúc là e = 2500 mm.
Tải trọng trên đoạn đường thi công hang là 4.8x10MPa.
Tải trọng trên đoạn khác phía hang là 2.4x10MPa. d Hoạt tải
Mô hình hoạt tải đường tàu Metro được sử dụng gồm 6 toa xe đầy hành khách ca Toa 1 a Toa 2 at Toan =
160KN 160KN 160KN 160KN 160KN 160KN 160KN 160KN
Hình 3.20 Tái trong theo phương doc của đoàn tau Metro
80KN 80KN 80KN 80KN Đoàn tàu số 1 Đoàn tàu số 2
Hình 3.21 Tải trọng theo phương ngang cua đoàn tau Metro
-Define User Defined Vehicular Load
Load Type C Truck/Lane (* Train Load ( Permit Truck
Vehicular Load Properties Vehicular Load Name : T-3-car
HP Ps Pn dw dwe
1 Define Moving Load Case rs]
[~ Load Case for Permit Vehicle Multiple Presence Factor
Num of Loaded Lanes Scale Factor
Sub-Load Cases Loading Effect
Vehide dass | Scale |Lane1 | VL:T-3-car 1.13 Lanei
Hinh 3.22 Khai bao tai trong cua doan tau Metro
Các điều kiện biên được xét trong mô hình này:
- _ Liên ket các chân trụ với bệ móng: sử dụng là liên kêt ngàm cô định
- _ Liên kết trụ với khối KO: kết cau cau là kết cau cầu khung, tuy nhiên, do mặt cat dam có điêm tham chiêu ở mặt trên nên can phải tạo ra một liên kêt cứng, hạn chê tat cả các chuyên vi đê nôi dâm với trụ Liên ket xuât hiện khi mô hình hóa thi công đốt KO.
- _ Liên kết gôi di động ở 2 dau dam: ở hai dau dâm, câu có các gôi di động Do đó, can mo hình các liên ket tương ứng Các liên kêt này xuât hiện khi mô hình hóa các khôi đúc trên đà giáo Trong mô hình gôi được gan trực tiêp với
54 nút dam gồm nút đỉnh géi và nút mặt gối Các nút đỉnh gối được liền với dầm băng các liên kết cứng Các nút mặt gối và đỉnh gối được nối với nhau băng liên kết đàn hồi.
- Ứng suất, mô men: với kết quả tính toán thu được thấy ứng suất nhỏ hơn giá trị ứng suất cho phép.
Giới hạn kộo của bờ tụng: ứ¿ = -0.86 MPa < ứ2„0.25 f'-=1.85 MPa
Giới hạn nộn của bờ tụng: ứy = 13.56MPa < oƠ,0,45f = 24.75 MPa
Fa - Summary - hị -17.225 — l 719.225 — * Max:3.400e-005 -21.225 — at 0.000 7283.225 — * Min:-1.356e+002
-25.225 EEE EE LL SL SS SS SS SS SE at 32725.000 -27.225 we TT TT T TT TT TT TT TT T T T TT TT TẾT TẾT |]
Hình 3.23 Tai trong theo phương ngang của đoàn tau Metro
- Biến dạng: với kết quả tính toán thu được thấy biến dạng đều nhỏ hơn giá trị biến dạng cho phép.
ANP = 23.045mm < địa =Ip90 ~ Goon ~ 82> mm
Hình 3.24 Chuyén vị đứng lớn nhất của cầu dưới tác dụng của hoạt tai
3.4 Phân tích ảnh hưởng của mất mát tiết diện cáp dự lực căng trong tác động đến công trình
Hư hỏng cáp dự ứng lực do mất mát tiết diện sẽ ảnh hưởng đến nội lực và biến dạng của kết cầu như đã đã được trình bày trong mục 3.2.2, hơn nữa theo [1, 4] chi phí duy tu, sửa chữa khi cầu hư hỏng là rất lớn nên dé dan thiết lập các thống kê về sự xuống cấp theo thời gian của công trình Trong nghiên cứu này sẽ đưa ra dự báo hư hỏng của công trình trong tương lai bang cách biếu thi sự hư hỏng do mat mát tiết diện thông qua việc giảm lực căng kéo cáp trong kết cau, và được biểu thi như sau:
Mat mát tiết diện cáp DUL (%) Lực căng kéo cáp (Mpa)
3.4.2 Các trường hợp phan tích hu hỏng được lựa chọn
Từ những ảnh hưởng do mat mát tiết diện đến khả năng làm việc của công trình đã nêu trong mục 3.1 Trong nghiên cứu này sẽ tập trung phân tích ảnh hưởng của các trường hợp mất mát tiết diện trong cáp dự ứng lực căng trong Dé thuận tiện cho quá trình nghiên cứu, các trường hợp mat mát tiết diện được phân thành các nhóm:
1 Nhóm 1 (NI): nghiên cứu mat mát tiết diện của l bó cáp dự ứng lực căng trong ở thé trên của dầm, bao gồm các trường hợp THI đến
2 Nhóm 2 (N2): nghiên cứu mat mát tiết diện của 8 bó cáp dự ứng lực căng trong ở thớ trên của cánh dam THI8.
{sr[rts[r+3|r+1| re T7 |T3 PT | [rt-{ t2| 74 | r6 | x8 |r+0|r1z|r14|r16| |rte|r14|r12|r1o| re | r6 | T4 | r2 [r-| [Pr T3 us Ta] t14T13}715] sr |
3 Nhóm 3 (N3): nghiên cứu mất mát tiết diện của 9 bó cáp dự ứng lực căng trong ở thớ trên của bụng dam TH19.
{sr{r+s[r+3|rxt| r9 | rr | r3 |PT | [rt-{ r2 | 14 | 16] re [rto[rt2|ri4|rte| [rte|r14|r12r1o| 18] T6 | T4 | T2 [r+-{ [PT] T3 | T7 | T3 |r+{r13|r35| sr |
Go oO 0000000) OOOOOOO 0 Oo o OOOOOGO
4 Nhóm 4 (N4): nghiên cứu mất mát tiết diện của 17 bó cáp dự ứng lực căng trong ở thớ trên cánh trái dầm TH20.
[st]resfreafrsa] r9 | rr [r3 |pr | frt-4 rz | 14 | r6 | re [rao[r+z|r+4|rt6| [rtứ[r+4|r12lrrol ra | T6 | 14 | T2[r1-] [Pr] 73] T7 | ra |r+{r13{r35| ~ sr |
GO[jO OOOOOÌIO oOo ooooooo ) OOOOCOOC 0 ĐO o OOOOOCGO
5 Nhóm 5 (N5): nghiên cứu mat mát tiết diện của 34 bó cáp dự ứng lực căng trong ở thé trên dầm TH21.
|sr{r+s[r+3[rv1| re | rr [r3 |pT | [rt-4Tz | 14 | r6 | re [rap[r+2|r14|rt6| [r+6|r14|T124ro{ Ts | T6 | 14 | T2 [r+-{ [PT ơ 3 T7 | t3] 114113715] st]
Hình 3.28 Nhóm cáp DUL N5 o OOOCCCGO OOOOCOCCOCOC 0 DO O asada ts
6 Nhóm 6 (N6): nghiên cứu mat mát tiết diện của 1 bó cáp dự ứng lực căng trong ở thớ dưới của dầm, bao gồm các trường hợp TH22 đến
7 Nhóm 7 (N7): nghiên cứu mất mát tiết diện của 4 bó cáp dự ứng lực căng trong ở thé dưới của | bên dầm TH26.
Elke of lo ofzl[zlo off
FB1-2 FBt-1|B14] sT2| | $T2 [Fata] FBt-1 FB1-2
8 Nhóm 8 (N8): nghiên cứu mat mát tiết diện của 8 bó cáp dự ứng lực căng trong ở thé dưới của dim TH27.
Ble o[E] lo olzl[zlo off! oo ofp "xế:
FBt-2|FB!-!ÌFB4| ST2 | | st2 ltaa|rat-lrntz
9 Nhóm 9 (N9): nghiên cứu mat mát tiết diện của 21 bó cáp dự ứng lực căng trong ở thé dưới va tho trên cua | bên dam TH28.
Jo of Izlo o[=l[zlo off]
FB1-2|FB1-t|FB+-4| S72 | | st2 |rat+|rB1-.|rbs-2
|sT[r+5[r+3|r+1| r9 c3 PT| [rif Tz | 14 | r6 | Te [rt0|r+z|rt4|rt6| |r18|r+4|r12lr+d{ T3 | T6 | T4 | T2[rt-| [PT ơ 3| Tr | Tạ |T1[rta|r12|sr |
T1-4 T5 oF) ine ửO[OOOOOO 1O Seo oOo 0000000 3 OOODODOOO 0 O o OOOOOOGO ° °
10 Nhóm 10 (N10): nghiên cứu mat mát tiết diện của 42 bó cáp dự ứng lực căng trong ở thé dưới và tho trên của 2 bên dam TH29.
FB1-2 FB1-!|FB+-4| ST2 | | S2 |Fst-+|ra-' FB1-2
PT | [ri-4 t2] T4 | T6 | Te |rt0|r+z|rt4|rt6| |r18{rt4[r+2lrtdl T3 | T6 | T4 | T2|r+-{ [PT] r3 | T7 | T9 |T+{r3|r35|sr | [sr[rss[rts|rrt| re | rr |r t3
Bảng 3.6: Các trường hợp mat mát tiết diện của cáp dự ứng lực căng trong
STT | Ký hiệu Miêu tả Số bó cáp bị hư hỏng
1 THI | Mat mát tiết diện một cáp dự ứng lực T1-1 12 TH2 | Mat mát tiết diện một cáp dự ứng lực T1-2 13 TH3 | Mất mat tiết diện một cáp dự ứng lực T2 |4 TH4 | Mat mát tiết diện một cáp dự ứng lực T3 |5 TH5 | Mat mát tiết diện một cáp dự ứng lực T4 16 TH6 | Mat mát tiết diện một cáp dự ứng lực T5 |7 TH7 | Mat mat tiết diện một cáp dự ứng lực T6 |8 TH8 | Mat mat tiết diện một cáp dự ứng lực T7 19 TH9 | Mat mat tiết diện một cáp dự ứng lực T8 110 | THIO | Mật mát tiết diện một cáp dự ứng lực T9 1
11 | TH11 | Mất mát tiết diện một cáp dự ứng lực T10 1 12 | THI2 | TH12: mat mát tiết diện một cáp dự ứng lực T11 1 13 | TH13 | Mat mát tiết diện một cáp dự ứng lực T12 1 14 | TH14 | Mat mát tiết diện một cáp dự ứng lực T13 1 15 | THI5 | Mat mát tiết diện một cáp dự ứng lực T14 1 16 | THI6 | Mat mát tiết diện một cáp dự ứng lực T15 1 17 | THI7 | Mat mát tiết diện một cáp dự ứng lực T16 1
18 | THI§ | Mat mát tiết diện của các cáp dự ứng lực T1-2, 8
19 | TH19 | Mat mát tiết diện của các cáp dự ứng lực T1-1, 9
20 | TH20 | Mat mát tiết diện của các cáp dự ứng lực T1-1, 17
21 | TH21 | Mat mát tiết diện của các cặp cáp dự ứng lực T1- 34
22 | TH22 | Mat mát tiết diện một cáp dự ứng lực FBI-I 1 23 | TH23 | Mat mát tiết diện một cáp dự ứng lực FB1-2 1 24 | TH24 | Mat mát tiết diện một cáp dự ứng lực FB1-3 1 25 | TH25 | Mat mát tiết diện một cáp dự ứng lực FB1-4 1
26 | TH26 | Mat mát tiết diện của các cáp dự ứng lực FBI-1, 4
27 | TH27 | Mật mát tiết diện của các cặp cáp dự ứng lực 8
28 | TH28 | Mất mát tiết diện của các cáp dự ứng lực T1-1, 21
TI-2,T2,T3,T4,T5, T6, T7, IS, T9, T10, TI1, T12,713,T14, T15, T16, FBI-1, FBI-2, FBI-3, FBI-4.
29 | TH29 | Mat mát tiết diện của các cặp cáp dự ứng lực T1- 42
1,T1-2,T2,T3, T4, T5, Tó, T7, T8, T9, T10, T11,T12,T13,T14,T15, T16, FB1-1, FB1-2, FBI-3, FBI-4.
3.4.3 Kết quả nghiên cứu mat mat tiết diện cap dự ứng lực căng trong.
3.4.3.1 Kết quả trường hop mat mát tiết điện Nhóm 1
Với các trường hợp nghiên cứu ở nhóm NI (từ THỊ đến TH17), kết qua cho thay khi tiết diện cáp DUL mat mát sẽ làm gia tăng độ võng ở nhịp biên (bảng 3.7), nhịp giữa (bảng 3.8) và làm thay đối giá trị ứng suất trong bê tông ở vị trí đỉnh trụ (bảng 3.9) của cầu Các trường hợp từ THỊ đến TH17 làm giảm ứng suất nén trong bê tông lớn nhất là 0.71MPa khi bó cáp T2 mat mát tiết diện 100%, chuyên vị giữa nhịp chính tăng 9.9 mm và chuyên vị giữa nhịp biên tăng 13.8 mm khi bó cáp T16 mat mát tiết diện 100%.
Tuy nhiên, với các trường hợp mất mát tiết diện cáp DUL của nhóm NI chỉ xét mất mát tiết diện trong từng bó cáp ở thớ trên dầm, nên ứng suất trong bê tông có giảm nhưng không đáng ké, bê tông van ở trang thái chịu nén và chuyên vị trong dầm có tăng lên nhưng không ảnh hưởng lớn đến kết cấu, và các giá trị đều nằm trong giá trị giới han cho phép Nên kết cau hoàn toàn an toàn.
T1-1 TAI NUT 34 -32.25 -32.25 -32.25 -32.25 -32.25 -32.25 -32.25 -32.25 -32.25 -32.25 -32.24 T1-2 TẠI NÚT 34 -32.25 -32.25 -32.25 -32.25 -32.25 -32.25 -32.25 -32.25 -32.25 -32.25 -32.24 T2 TẠI NÚT 33 -32.25 -32.25 -32.25 -32.25 -32.25 -32.25 -32.25 -32.25 -32.25 -32.25 -32.24 T3 TẠI NÚT 32 -32.25 -32.25 -32.25 -32.25 -32.25 -32.25 -32.25 -32.25 -32.24 -32.24 -32.23 T4 TẠI NÚT 31 -32.25 -32.25 -32.25 -32.25 -32.25 -32.25 -32.24 -32.24 -32.24 -32.24 -32.23
T5 TẠI NÚT 30 -32.25 | -32.25 -32.25 -32.25 -32.25 -32.24 -32.24 -32.24 -32.24 -32.24 -32.22T6 TẠI NÚT 29 -32.25 | -32.25 -32.25 -32.25 -32.24 -32.24 -32.24 -32.24 -32.24 -32.24 -32.22T7 TẠI NÚT 28 -32.25 | -32.25 -32.25 -32.24 -32.24 -32.24 -32.24 -32.24 -32.24 -32.24 -32.21T8 TAI NUT 27 -32.25 | -32.25 -32.25 -32.24 -32.24 -32.24 -32.24 -32.24 -32.23 -32.23 -32.21T9 TAI NUT 26 -32.25 | -32.25 -32.25 -32.25 -32.24 -32.24 -32.24 -32.24 -32.24 -32.23 -32.20T10 TẠI NÚT 25 -32.25 | -32.25 -32.24 -32.24 -32.24 -32.24 -32.23 -32.23 -32.23 -32.22 -32.19T11 TAI NUT 24 -28.33 | -28.96 -29.59 -30.22 -30.84 -31.47 -32.10 -33.36 -33.36 -33.99 -34.49T12 TẠI NÚT 23 -30.26 | -30.87 -31.47 -32.08 -32.68 -33.29 -34.74 -35.49 -36.24 -36.99 -37.59T13 TẠI NÚT 22 -31.62 | -32.53 -33.43 -34.34 -35.24 -36.15 -37.05 -37.96 -38.87 -39.78 -40.50T14 TAI NUT 21 -32.25 | -33.30 -34.34 -35.39 -36.44 -37.48 -38.53 -39.58 -39 58 -41.68 -42.52T15 TAI NUT 20 -32.01 | -33.25 -34.49 -35.73 -36.97 -38.21 -39.45 -40.69 -41.93 -43.18 -44.15T16 TẠI NÚT 19 -30.86 | -32.27 -33.67 -35.08 -36.49 -37.90 -39.31 -40.72 -42.13 -43.54 -44.64
% mat mát tiết diện cáp DUL
@ DV GH NB : độ võng giới hạn nhịp biên
Hình 3.32 Quan hệ giữa chuyền vi tại nhịp biên cia dầm va tỷ lệ mat mát tiết diện cáp dự ứng lực (THỊ và TH17)
T1-2 NUT 58 -17.56 -17.56 -17.56 -17.56 -17.56 -17.56 -17.56 -17.56 -17.56 -17.56 -17.56 T2 NUT 58 -17.56 -17.56 -17.56 -17.56 -17.56 -17.56 -17.56 -17.56 -17.56 -17.56 -17.56 T3 NUT 58 -17.56 -17.56 -17.56 -17.56 -17.56 -17.56 -17.56 -17.56 -17.56 -17.56 -17.55 T4 NUT 58 -17.56 -17.56 -17.56 -17.56 -17.56 -17.56 -17.56 -17.56 -17.56 -17.56 -17.55 T5 NUT 58 -17.56 -17.56 -17.56 -17.56 -17.56 -17.56 -17.56 -17.56 -17.56 -17.56 -17.55 T6 NUT 58 -17.56 -17.56 -17.56 -17.56 -17.56 -17.56 -17.56 -17.56 -17.56 -17.56 -17.54 T7 NUT 58 -17.56 -17.56 -17.56 -17.56 -17.56 -17.56 -17.56 -17.56 -17.56 -17.56 -17.54 T8 NUT 58 -17.56 -17.56 -17.56 -17.56 -17.56 -17.56 -17.56 -17.56 -17.56 -17.56 -17.54 T9 NUT 58 -17.56 -17.56 -17.56 -17.56 -17.56 -17.56 -17.56 -17.56 -17.56 -17.56 -17.54 T10 NUT 58 -17.56 -17.56 -17.56 -17.56 -17.56 -17.56 -17.56 -17.56 -17.56 -17.56 -17.54 T11 NUT 58 -17.56 -17.56 -17.56 -17.56 -17.56 -17.56 -17.56 -17.56 -17.56 -17.56 -17.54 T12 NUT 58 -17.56 -17.56 -17.56 -17.56 -17.56 -17.56 -17.56 -17.56 -17.56 -17.56 -17.54 T13 NUT 58 -17.56 -17.56 -17.56 -17.56 -17.56 -17.56 -17.56 -17.56 -17.56 -17.56 -17.55 T14 NUT 58 -17.56 -17.56 -17.56 -17.56 -17.56 -17.56 -17.56 -17.56 -17.56 -17.56 -17.55 T15 NUT 58 -17.56 -17.56 -17.56 -17.56 -17.56 -17.56 -17.56 -17.56 -17.56 -17.56 -17.56 T16 NUT 58 -17.56 | -17.56 | -17.56 | -17.56 | -17.56 | -1756 | -17.56 | -17.56 | -17.56 | -17.56 | -17.57
% mất mát tiết diện cáp DUL ®DVGH NC T16 ®DV GHNC: độ võng giới hạn nhịp chính
Hình 3.33 Quan hệ giữa chuyền vị tại nhịp chính của dầm và tý lệ mất mát tiết diện cáp dự ứng lực (TH1 và TH17)
USP GH 185 | 185| 185| 185| 185| 185| 185| 185 | 185| 185| 185 T1-1 TẠI PHAN TU 33 | -1.53 | -1.49 | -1.45 | -1.40 | -136 | -1.32 | -1.28 | -1.24 | -1.19 | -1.15 | -1.12 T1-2 TẠI PHAN TỬ 33 | -1.53 | -1.49 | -1.45 | -1.41 | -137 | -1.33 | -1.29 | -1.25 | -1.21 | -1.17 | -1.14 T2 TAIPHAN TỬ33 | -1.53 | -1.46 | -1.38 | -1.31 | -1.24 | -1.17 | -1.09 | -1.02 | -0.95 | -0.88 | -0.82 T3 TAIPHAN TỬ33 | -1.53 | -1.47 | -1.40 | -1.33 | -1.27 | -1.20 | -1.13 | -1.0 | -1.00 | -0.93 | -0.87 T4 TAIPHAN TỬ33 | -1.53 | -1.46 | -1.46 | -1.32 | -1.25 | -1.18 | -1.11 | -1.04 | -0.97 | -0.90 | -0.84 T5 TAIPHAN TỬ33 | -1.53 | -1.46 | -1.40 | -1.33 | -1.26 | -1.20 | -1.13 | -1.0 | -0.99 | -0.92 | -0.86 T6 TAIPHAN TỬ33 | -1.53 | -1.46 | -1.39 | -1.33 | -1.26 | -1.19 | -1.12 | -1.05 | -0.99 | -0.91 | -0.85 T7 TAIPHAN TỬ33 | -1.53 | -1.46 | -1.39 | -1.33 | -1.26 | -1.19 | -1.12 | -1.05 | -0.98 | -0.91 | -0.85 T8 TAIPHAN TỬ33 | -1.53 | -1.53 | -1.46 | -1.40 | -1.33 | -1.27 | -1.20 | -1.13 | -1.07 | -1.00 | -0.93 T9 TAIPHAN TỬ33 | -1.53 | -1.40 | -1.40 | -1.33 | -1.27 | -1.20 | -1.13 | -1.07 | -1.00 | -0.93 | -0.87 T10 TẠI PHAN TỬ33 | -1.53 | -1.47 | -1.40 | -1.34 | -1.27 | -1.21 | -1.14 | -1.08 | -1.01 | -0.95 | -0.88 T11 TAIPHAN TU 33 | -1.53 | -1.47 | -1.40 | -1.34 | -1.27 | -1.21 | -1.15 | -1.08 | -1.02 | -0.95 | -0.89 T12 TẠI PHAN TỬ33 | -1.53 | -1.47 | -1.41 | -1.35 | -1.28 | -1.22 | -1.16 | -1.10 | -1.04 | -0.97 | -0.91 T13 TẠI PHAN TỬ33 | -1.53 | -1.47 | -1.41 | -1.35 | -1.29 | -1.22 | -1.16 | -1.10 | -1.04 | -0.98 | -0.92 T14 TẠI PHAN TỬ33 | -1.53 | -1.47 | -1.41 | -1.35 | -1.29 | -1.24 | -1.18 | -1.12 | -1.0 | -1.00 | -0.94 T15 TẠI PHAN TỬ33 | -1.53 | -1.47 | -1.41 | -1.36 | -1.30 | -1.24 | -1.18 | -1.12 | -1.07 | -1.01 | -0.95 T16 TAI PHAN TỬ33 | -1.53 | -1.48 | -1.42 | -1.37 | -1.31 | -1.26 | -1.21 | -1.15 | -1.10 | -1.04 | -0.99
% mất mát tiết diện cáp DUL © USP GH
USP GH: Ung suat pháp giới hạn
Hình 3.34 Quan hệ giữa ứng suất pháp lớn nhất trong bê tông và tý lệ mất mát tiết diện cáp dự ứng lực (TH1 và TH3)
3.4.3.2 Kết quả trường hợp mất mát tiết diện Nhóm 2
Trường hợp mat mát tiết diện cáp của nhóm N2 làm gia tăng độ võng ở nhịp biên (bảng 3.10), nhịp giữa (bảng 3.11) và làm thay đổi giá trị ứng suất trong bê tông (bang 3.12) cua cau Tuy nhiên, độ võng ở nhịp biên tang 17.42mm, độ võng ở nhịp chính chỉ tăng 0.29mm nằm trong giới hạn cho phép, còn ứng suất trong bê tông sớm chuyền từ trạng thái chịu nén sang chịu kéo khi cáp nhóm N2 mat 30% và đạt đến giới hạn kéo khi mất mát 67.92% tiết diện, tương ứng với mất mát 13.59% tong số cáp dự ứng lực căng trong của cau.
% mat mát tiết điện cáp DUL
@ DV GH NB : độ võng giới hạn nhịp biên
Hình 3.35 Quan hệ giữa chuyền vị tại nhịp biên cia dầm va tỷ lệ mat mát tiết diện cáp dự ứng lực (TH18)
% mất mát tiết điện cáp DUL
@DVGHNC N2 NÚT 58 ®DV GHNC : độ võng giới hạn nhịp chính
Hình 3.36 Quan hệ giữa chuyền vi tại nhịp chính của dầm và ty lệ mat mát tiết diện cáp dự ứng lực (TH18)
USPGH 185| 185] 185| 185| 185] 185| 185| 185] 185| 185| 185N2TAIPHÂNTỬỪ33 | -1.53 | -L03| -054| -0.04] 046] 096] 146 | 195| 245| 296| 3.45 Ứng suất pháp trong bê tông (MPa)
$USPGH N2 ® USP GH: Ứng suất pháp giới han Hình 3.37 Quan hệ giữa ứng suất pháp lớn nhất trong bê tông và tý lệ mất mát tiết diện cáp dự ứng lực (TH18)
3.4.3.3 Kết quả trường hợp mat mát tiết điện Nhóm 3
Trường hợp mat mát tiết diện cáp của nhóm N3 làm gia tăng độ võng ở nhịp biên (bảng 3.13), nhịp giữa (bảng 3.14) và làm thay đổi giá trị ứng suất trong bê tông (bang 3.15) cua cau Tuy nhiên, độ võng ở nhịp biên tang 20.25mm, độ võng ở nhịp chính tăng 4.77mm nam trong giới hạn cho phép, còn ứng suất trong bê tông sớm chuyền từ trang thái chịu nén sang chịu kéo khi cáp nhóm N3 mat 26.82% và đạt đến giới hạn kéo khi mất mát 60.54% tiết diện, tương ứng với mất mát 13.8% tông sô cáp dự ứng lực căng trong của câu.
% mat mát tiết diện cáp DUL
@DVGHNB RN3TẠI NUT 23 DV GH NB : độ ving giới hạn nhịp biên
Hình 3.38 Quan hệ giữa chuyền vi tại nhịp biên cia dầm va tỷ lệ mat mát tiết diện cáp dự ứng lực (TH19)
% mất mát tiết diện cáp DUL
@DVGHNC N3 NÚT 58 ®DV GHNC : độ võng giới hạn nhịp chính
Hình 3.39 Quan hệ giữa chuyền vi tại nhịp chính của dầm và ty lệ mat mát tiết diện cáp dự ứng lực (TH19)
N3 TẠI PHAN TU 33 -1.53 -0.97 -0.41 0.15 0.70 1.26 1.82 | 2.38 | 2.94 | 3.51 4.06 Ứng suất phỏp trong bờ tụng (MPa) 5 Re zằ—+—+—+—+—ố 0% 10% 20% 30% 40%
% mất mát tiết điện cáp DUL eUSPGH N3 TẠI ELEM 33 ® USP GH: Ứng suất pháp giới han
Hình 3.40 Quan hệ giữa ứng suất pháp lớn nhất trong bê tông và tý lệ mất mát tiết diện cáp dự ứng lực (TH19)
3.4.3.4 Kết quả trường hop mat mát tiết điện Nhóm 4